造船厂 3D 打印核潜艇部件

从最基本的层面上讲，载人潜艇是一种机器，其设计目的是在水下保持气泡，并阻止海水进入。潜艇设计非常复杂，从推进器到传感器再到控制装置，都必须以这一首要目的为前提。由于整个潜艇需要始终保持这种精心的密封，因此，原本可能无足轻重的部件（如甲板排水组件）对于潜艇的长期生存至关重要。9 月 25 日，造船商通用动力电船公司和亨廷顿英格尔斯工业公司宣布，他们已成功使用增材制造（也称为 3D 打印）为弗吉尼亚级潜艇俄克拉荷马号制造零件。

打印的部件是甲板排水管，它是在陆地上用铜镍合金制造的。该部件在安装前仍需要进行一些加工来完善，但打印替换件是朝着未来更方便、按需提供潜艇维修部件迈出的一大步。

Dave Bolcar 在新闻稿中表示：“这个合作项目利用了海军的授权，简化了对低风险增材制造部件的要求。得益于我们的工程师的远见和长期开发努力，我们有可能将增材制造海洋合金应用于造船业。”Bolcar 是纽波特纽斯造船厂的工程和设计副总裁，该造船厂是亨廷顿英格尔斯工业公司负责 3D 打印部件的部门。

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由于多种原因，增材制造在业余爱好者、商业和工业领域都具有吸引力和实用性。能够快速制作零件原型，然后制作物理近似值进行改进，这很有用。从通过打印设计探索零件到打印零件能够完成成品所需的任务，这仍然是一个重大的进步。

在陆地上打印零件进行维修可以让海军供应商证明该技术的可行性，并将其应用于紧急需求。

在船上，尤其是潜艇上，每个部件都需要精确地配合，并符合设定的参数，这样船只才能在需要的地方继续保持水密性和气密性。船上的空间也非常有限，因此，为应急或甚至只是例行维修而储备的备件数量是有限的，而且是基于船只启航前的估计。船上的打印机可以让维修工作顺利进行，而港口的打印机可以确保新零件为停靠的船只做好准备。

打印出来即可

美国海军在狭小空间内和全球范围内行动。由于基地和港口遍布全球，管理舰船和飞机的补给意味着要监督远在西班牙和关岛等地以及两地之间港口的供应链。过去十年来，美国海军一直在探索使用 3D 打印来减轻后勤负担。

3D 打印的原理很简单。如果许多部件的原材料可以以无差别的形式储存，然后根据需要进行生产以进行维修，那么原材料和打印机就会比储存已组装好的零件灵活得多。打印机在制造过程中可能会出现错误，因此海军花了数年时间研究如何制造出错误最少的东西。

海军陆战队中将 Steven Rudder 在 2018 年告诉 USNI News：“我们处于这一领域的前沿。有些部件需要适航性才能获得批准，而非适航性则更容易获得批准。”“您将在工业和我们的 FRC [舰队战备中心] 看到增材制造。空军在金属打印方面领先于我们；您将看到它真正起飞。这只是阶段的开始。”

海军还探索不仅在停靠港配备 3D 打印机，还在船上配备打印机，随时准备在航行中打印备件。

2021 年，海军测试了施乐公司的一款大型、几乎与房间大小相当的 3D 打印机，该打印机可以在陆地基地制造铝制零件。2022 年，海军还在埃塞克斯号航空母舰上安装了一台相同的打印机，这艘船在其他海军中都算作全尺寸航空母舰，但在美国，它被归类为直升机登陆船坞。在海上和陆地上同时对打印机进行试验是为了看看在海洋上，在湿度和波浪摇摆的情况下，制造相同零件的结果是否与陆地上制造的结果不同。（施乐最终将其 3D 打印部门出售给了增材制造领域的另一家公司。）

在打印潜艇部件时，空间已经非常宝贵，甚至比水面舰艇还要宝贵。通过增材制造制造排水部件表明，虽然潜艇可能无法打印自己的部件，但船舶运行所需的细小、平凡但至关重要的部件仍然可以定制。船舶的每个部件看起来都很平凡，直到它无法工作并需要更换，然后突然间它变得至关重要。